TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Thuyết minh Khóa luận Tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Thị Mỹ Diệu
Phụ lục 2
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI
2.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI THEO PHƯƠNG ÁN 1
2.1.1 Tính toán mương dẫn nước thải
Từ hố ga số 22, nơi giao nhau của các tuyến cống chính, nước thải được dẫn qua mương dẫn tiết
diện hình chữ nhật đến song chắn rác. Chiều dài mương dẫn: l = 3 m. Tính toán thủy lực mương
dẫn xác định độ dốc i, vận tốc v, độ đầy h/d dựa vào bảng tra thủy lực. Thông số thủy lực mương
dẫn nước thải được trình bày trong bảng 5.2 (phần chính).
2.1.2 Tính toán song chắn rác
Song chắn rác có nhiệm vụ loại bỏ các tạp chất rắn có kích thước lớn có thể gây tắc bơm, đường
ống. Do công suất thiết kế nhỏ và nước thải hầu hết đã qua hầm tự hoại trước khi chảy ra mạng
lưới, ngoài ra đường ống thoát nước được thiết kế kín nên lượng rác có trong nước thải không lớn.
Vì vậy chọn song chắn rác làm sạch bằng thủ công.
Bảng 2.1 Các thông số thiết kế thanh chắn rác thủ công theo quy phạm
Thông số
Đơn
vị
Phương pháp
làm sạch thủ công
Kích thước song chắn
Rộng mm 5 – 15
Dày mm 25 – 38
Khe hở giữa các thanh mm 25 – 50
Độ dốc theo phương đứng độ 30 – 45
Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn m/s 0,3 – 0,6
Tổn thất áp lực cho phép mm 150
Nguồn: Metcalf & Eddy, 2004.
Kích thước song chắn rác
- Tốc độ nước chảy qua song chắn rác: v = 0,6 m/s;

- Chiều sâu lớp nước ở trong song chắn rác lấy bằng độ đầy của mương tính toán theo Q
max
h
1
= H
max
= 0,21 (m);
- Chọn chiều rộng của song chắn rác bằng chiều rộng mương dẫn: B
s
= B = 0,4 (m);
- Chiều rộng khe hở w, chọn w = 25 mm = 0,025 (m);
- Bề rộng của thanh chắn: b = 15 mm;
- Bề dày thanh chắn: s = 0,025 (m);
- Khoảng cách từ mép mương đến thanh chắn đầu tiên: r = 0;
- Góc nghiêng đặt song chắn rác: 60
0
(quy phạm: 45
0
– 60
0
).
Gọi n là số thanh chắn của song chắn rác, vậy số khe hở: m = n + 1. Mối quan hệ giữa chiều rộng
thanh và khe hở như sau:
B
s
= n x b + (n + 1) x w
400 = n x 15 + (n + 1) x 25
SVTH: Thái Thị Thùy Dung
12
Thuyết minh Khóa luận Tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Thị Mỹ Diệu

⇒
n = 9,375
Chọn n = 9 thanh. Khoảng cách giữa các thanh được điều chỉnh lại như sau:
400 = 9 x 15 + (9 + 1) x w
⇒

w = 26 mm
⇒

Số khe hở: m = 9 + 1 = 10 (khe hở)
Tổn thất áp lực qua song chắn rác
2
2
ax
1
0,6
2,1 3 0,12 ( ) 120( ) 150 ( )
2 2 9,81
m
s
v
h k m mm mm
g
ξ
= × × = × × = = <
×
(thỏa)
v
max
: Vận tốc của nước thải ứng với Q

max
(m/s), v
max
= 0,6 m/s;
k
1
:

Hệ số kể đến sự tăng tổn thất do rác bám vào song chắn rác, k
1
= 2 - 3, chọn k
1
= 3;
ξ
: Hệ số sức cản cục bộ của song chắn được xác định theo công thức
4
4
3
3
0
0,025
sin 2,42 sin 60 2,1
0,025
b
w
ξ β α
 
 
= × × = × × =
 

 
 
 
α
: Góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy,
α
= 60
0
;
β
: Hệ số phụ thuộc vào hình dạng thanh đan,
β
= 2,42.
Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn
H = h
max
+ h
s
+ h
o
= 0,21 + 0,12 + 0,3 = 0,63 (m)
h
max
: Độ đầy ứng với chế độ Q
max
(m), h
max
= 0,21 m;
h
s

: Tổn thất áp lực ở song chắn rác (m), h
s
= 0,12 m;
h
o
: Chiều cao bảo vệ (m), h
o
= 0,3 m.
Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác
L = l
1
+ l
2

l
1
: Chiều dài đoạn trước song chắn rác (m), chọn l
1
= 1 m;
l
2
: Chiều dài đoạn sau song chắn rác (m),
2
0
0,63
0,4 ( )
60
H
l m
tg tg

θ
= = =
.
Vậy: L = l
1
+ l
2
= 1 + 0,4 = 1,4 (m)
Lượng rác phát sinh tại song chắn rác
Lượng rác lấy từ song chắn rác
3 1.850
0,015
365 1.000 365 1.000
m N
W
× ×
= = =
× ×
(m
3
/ngđ)
m: Lượng rác lấy ra từ song chắn rác tính cho 1 người, m = 3 (l/người.năm) (đối với chiều rộng
khe hở giữa các thanh w = 25 mm) (TCXDVN 51:2009);
N: Số người trong bệnh viện, người, N = 1.850 người (bao gồm: 650 nhân viên, 650 giường bệnh
x 2 người/giường).
SVTH: Thái Thị Thùy Dung
13
Thuyết minh Khóa luận Tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Thị Mỹ Diệu
W = 0,015 m
3

/ngđ < 0,1 m
3
/ngđ nên sử dụng song chắn rác thủ công (TCXDVN 51:2008), phù
hợp với thiết kế ban đầu.
Khối lượng rác lấy ra mỗi ngày: M
ng
= P
×
W = 750
×
0,015 = 11,25 (kg/ngđ)
P: khối lượng riêng của rác, P = 750 kg/m
3
.
Lượng rác lấy ra mỗi giờ:
11,25
2 0,94
24 24
ng
h h
M
M k
= × = × =
(kg/h)
k
h
: Hệ số không điều hòa giờ của rác đưa tới trạm bơm, k
h
= 2 (TCXDVN 51:2008)
Song chắn rác được bố trí ở phần không gian ở phía trên của hố thu tiếp nhận nước thải.

2.1.3 Tính toán hố thu tiếp nhận nước thải
Lưu lượng thiết kế :
max
0,0159
h
Q =
(m
3
/s)
Chọn thời gian lưu nước: HRT = 10 phút
Thể tích hố thu :
3
max
0,0159 10 60 9,54( )
h
V Q t m phut giay m= × = × × =
Chọn chiều cao lớp nước: H
n
= 2 m
Diện tích hố thu : S = V/H
n
= 9,54/2 = 4,77 (m
2
)
Kích thước hố thu : L x B x H = 2,2 m x 2,2 m x 2 m
Chiều cao bảo vệ : H
bv
= 0,5 m
Cốt mực nước trong song chắn rác: (-1,87 m).
Cốt mặt đất tại nơi xây dựng trạm xử lý: 0,0.

Chiều cao lớp nước trong song chắn rác: 0,21 m.
Tổn thất áp lực qua song chắn rác: 0,12 m.
Lấy chênh lệch mực nước giữa đáy song chắn rác và lớp nước trong hố thu là: 0,3 m.
Vì vậy: chiều cao xây dựng hố thu là:
H
XD
= 1,87 + 0,21 + 0,12 + 0,3 + 2 = 4,5 (m)
Bố trí 1 bơm nhúng chìm hoạt động và 1 bơm dự phòng. Bơm nhúng chìm có nhiệm vụ bơm nước
thải từ hố bơm đưa về bể lắng cát. Bơm có lưu lượng Q
b
= 0,0159 m
3
/s. Cột áp của máy bơm: H =
6 m.
Công suất của bơm:
( )
0,0159 1.000 9,81 6
1,2
1000 1.000 0,8
b
Q g H
N KW
ρ
η
× × ×
× × ×
= = ≈
×
Chọn bơm: N = 1,5 KW
Trong đó:

ρ
: Trọng lượng riêng của chất lỏng (kg/m
3
),
ρ
= 1.000 kg/m
3
;
g: Gia tốc trọng trường (m/s
2
), g = 9,81 m/s
2
;
η
: Hiệu suất của máy bơm,
η
= 0,8.
SVTH: Thái Thị Thùy Dung
14
Thuyết minh Khóa luận Tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Thị Mỹ Diệu
Đường kính ống dẫn nước thải bơm từ hố thu qua bể lắng cát: d = 125 mm.
2.1.4 Tính toán thiết kế bể lắng cát
Bể lắng cát dùng để chắn giữ các hạt cặn lớn có chứa trong nước thải mà chủ yếu là cát. Bể lắng
cát giúp tránh quá trình mài mòn và phá hỏng những bộ phận chuyển động cơ học, giảm sự hình
thành các chất lắng trong đường ống, kênh dẫn do cát gây ra và còn có tác dụng làm giảm số lần
làm sạch thiết bị phân hủy.
Phương án lựa chọn: bể lắng cát ngang có dòng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của
bể. Do lưu lượng thiết kế nhỏ vì vậy tính toán thiết kế với 1 bể lắng cát ngang.
Tính toán kích thước bể lắng cát

Lưu lượng nước thải qua bể lắng cát:
h
axm
Q
= 0,0159 (m
3
/s).
Thời gian lưu nước trong bể lắng cát: t = 1,5 phút = 90 giây (t = 45
÷
90s, Metcalf & Eddy, 2004).
Thể tích bể lắng cát ngang:
( )
3
max
0,0159 90 1,431
h
V Q t m= × = × =
max
h
Q
: Lưu lượng giờ lớn nhất,
max
h
Q
= 0,0159 (m
3
/s);
t
: Thời gian lưu nước trog bể lắng cát, t = 90 giây.
Chiều dài bể lắng cát ngang:

0
1.000 1.000 1,3 0,3 0,35
24,2
K v H
L
U
× × × × × ×
= =
= 5,64 (m)
v: Vận tốc chuyển động của nước thải trong bể lắng cát ngang (m/s), ứng với lưu lượng lớn nhất v
= v
max
= 0,3 m/s (TCXDVN 51:2008);
H: Độ sâu lớp nước trong bể lắng cát ngang (m), H = 0,35 m (H = 0,25
÷
1m, TCXDVN
51:2008);
U
o
: Độ lớn thủy lực của hạt cát (mm/s). Ứng với d = 0,25 mm, U
o
= 24,2 mm/s;
K: Hệ số thực nghiệm tính đến ảnh hưởng của đặc tính dòng chảy của nước đến tốc độ lắng của
hạt cát trong bể lắng, ứng với U
o
= 24,2 mm/s, K = 1,3.
Chiều rộng của bể lắng cát ngang:
1,431
0,73( )
5,64 0,35

n
V
B m
L H
= = =
× ×
Tính toán hố thu cát
Lượng cát trung bình sinh ra sau 1 ngày:
c1ng
1.850 0,02
W 0,037
1.000 1.000
N P× ×
= = =
(m
3
)
N: Số người trong bệnh viện, N = 1.850 người;
P: Lượng cát giữ lại trong nước thải tính cho 1 người trong 1 ngày đêm, P = 0,02 l/ng.ngđ (đối với
hệ thống thoát nước riêng) (TCXDVN 51:2008);
Lấy chu kỳ xả cát: t = 2 ngđ (t
≤
2 ngày, TCXDVN 51:2008), thể tích phần chứa cặn của bể lắng
cát bằng lượng cát sinh ra sau 2 ngày:
c2ng 1
W = W 0,037 2 0,074
c ng
W t
= × = × =

(m
3
)
Hố thu cát được bố trí ở đầu bể lắng cát ngang, cách tường 0,2 m. Mặt bằng hố thu có dạng hình
vuông, kích thước: a x a = 0,4 m x 0,4 m.
SVTH: Thái Thị Thùy Dung
15
Thuyết minh Khóa luận Tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Thị Mỹ Diệu
Độ sâu hố thu cát:
c
0,074
h 0,46( )
0,4 0,4
W
m
a a
= = =
× ×
Độ dốc đáy bể: i = 2%.
Chiều cao do độ dốc đáy bể gây ra: h
đd
= i x l = 2% x (5,64 – 0,2 – 0,4) = 0,1 (m)
Chiều cao xây dựng bể lắng cát ngang
H
XD
= H + h
c
+ h
đd
+ h

bv
= 0,35 + 0,46 + 0,1 + 0,3 = 1,21 (m)
h
bv
: Chiều cao bảo vệ của bể.
Sử dụng phương pháp thủy lực để thu cát, tận dụng nước thải sau xử lý lấy tại bể tiếp xúc để rửa
bể.
Cửa dẫn nước vào và ra khỏi bể
Diện tích cửa dẫn nước ra lấy bằng cửa dẫn nước vào.
Diện tích cửa dẫn nước vào:
2
max
cua
0,0159
F 0,05( ) 0,2 0,2
0,3
h
Q
m m m
v
= = = = ×
Dẫn nước từ bể lắng cát ngang qua bể điều hòa, sử dụng ống hình tròn, đường kính ống:
cua
cua
4 F
4 0,05
F 0,25( ) 250( )m mm
π π
×
×

= = = =
Chiều rộng máng:
2
3
max
1
b
1
2
Bv Bv K
Q K
m g
 
−
 ÷
=
 ÷
−
 
(m)
B: Chiều rộng bể, B = 0,73 (m);
v: Vận tốc nước chảy trong bể, v = 0,3 (m/s);
g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s
2
;
Q
max
: Lưu lượng tối đa đi qua bể lắng cát, Q
max
= 0,0159 m

3
/s;
min
max
0,0003
K 0,019
0,0159
Q
Q
= = ≈
;
m: Hệ số lưu lượng của cửa tràn phụ thuộc vào góc tới. Chọn góc tới
45
o
θ
=
, Cotg
θ
= 1, chọn m
= 0,352.
( )
3
2
2
3
1 0,019
0,73 0,3 0,73 0,3
b 0,48( )
0,0159 1 0,019
0,352 2 9,81

m
 
−
× ×
 
⇒ = =
−
×  
 
Độ chênh đáy:
( )
( )
2
2
3
3
max
2 2
3 3
0,019 0,019
0,0159
0,004( )
0,73 0,3
1 0,019
1
Q
K K
P m
Bv
K

−
−
∆ = = = −
×
−
−
< 0
Vậy độ chênh đáy
0P∆ =
Tính toán hố van chứa cát
Lưu lượng cát sinh ra trong 2 ngày: W
c
= 0,074 m
3
< 0,1 m
3
/ngđ, do đó cát xả ra khỏi bể lắng cát
sử dụng phương pháp thủ công (TCXDVN 51:2008). Tuy nhiên, cát tồn tại trong nước thải bệnh
SVTH: Thái Thị Thùy Dung
16
Thuyết minh Khóa luận Tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Thị Mỹ Diệu
viện nên được xem là chất thải nguy hại vì có chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh. Để đảm bảo an toàn,
cát được lấy ra khỏi bể lắng cát bằng phương pháp thủy lực, sử dụng ống d = 200, độ dốc
i = 2%. Cát được xả tại hố van đặt bên cạnh bể lắng cát. Đáy hố van có bố trí ống rút nước châm
lỗ. Đường kính ống rút nước châm lỗ d = 50 mm, đường kính ống thu chung dẫn về bể điều hòa: d
= 100 mm. Nước rút ra được dẫn về hố thu chung để tiếp tục xử lý.
Thể tích lượng cát sinh ra sau 2 ngày:
c2ng
W 0,074
=

(m
3
).
Chiều cao hố van: h
hố van
= 0,26 m
Đường kính hố van: d
hố van
= 0,6 m
Chiều cao phần đáy chứa ống rút nước châm lỗ có phủ lớp sỏi: 0,3 m
Chiều cao bảo vệ hố van: 0,4 m.
Chiều cao xây dựng hố van: h
xd
= 0,26 + 0,3 + 0,4 = 0,96 (m)
2.1.5 Tính toán thiết kế bể điều hòa
Bể điều hòa đặt sau bể lắng cát. Nhiệm vụ của bể điều hòa: điều hòa lưu lượng. Ngoài ra, bể điều
hòa còn giúp làm giảm thể tích ở các công trình phía sau. Nồng độ chất lơ lửng có trong nước thải
là 120 mg/l < 500 mg/l vì vậy sử dụng phương pháp thổi khí để ngăn không cho cặn, chất hữu cơ
lắng trong bể và không gây nên quá trình phân hủy kỵ khí, sinh mùi trong bể.
Xác định thể tích bể điều hòa
Lưu lượng nước thải vào và ra khỏi bể điều hòa được trình bày trong bảng 2.2.
Bảng 2.2 Bảng tổng hợp lưu lượng nước thải
T (h) Q
vào
(m
3
) Q
ra
(m

3
) Vào (m
3
) Ra (m
3
) Δ (m
3
) ∑Δ (m
3
)
0-1 1,10 22,92 21,82 -21,82 -21,82
1-2 1,10 22,92 21,82 -21,82 -43,63
2-3 1,10 22,92 21,82 -21,82 -65,45
3-4 1,10 22,92 21,82 -21,82 -87,27
4-5 2,75 22,92 20,17 -20,17 -107,43
5-6 2,75 22,92 20,17 -20,17 -127,60
6-7 16,50 22,92 6,42 -6,42 -134,02
7-8 27,50 22,92 4,58 4,58 -129,43
8-9 44,00 22,92 21,08 21,08 -108,35
9-10 57,20 22,92 34,28 34,28 -74,07
10-11 33,00 22,92 10,08 10,08 -63,98
11-12 52,80 22,92 29,88 29,88 -34,10
12-13 51,70 22,92 28,78 28,78 -5,32
13-14 33,00 22,92 10,08 10,08 +4,77
14-15 27,50 22,92 4,58 4,58 +9,35
15-16 44,55 22,92 21,63 21,63 +30,98
16-17 30,25 22,92 7,33 7,33 +38,32
17-18 27,50 22,92 4,58 4,58 +42,90
18-19 27,50 22,92 4,58 4,58 +47,48
19-20 27,50 22,92 4,58 4,58 +52,07

20-21 20,35 22,92 2,57 -2,57 +49,50
21-22 11,00 22,92 11,92 -11,92 +37,58
22-23 5,50 22,92 17,42 -17,42 +20,17
23-24 2,75 22,92 20,17 -20,17 0,00
SVTH: Thái Thị Thùy Dung
17
Thuyết minh Khóa luận Tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Thị Mỹ Diệu
Thể tích bể điều hòa:
134,02 52,07 186,09V
= − + + =
(m
3
)
Thể tích nước đệm trong bể lấy bằng 20% thể tích bể điều hòa:
V
đ
= 20% × V = 20% × 186,09= 37,22 (m
3
).
Tổng thể tích bể là: V
t
= V + V
đ
= 186,09 + 37,22 = 223,31 (m
3
)
Sử dụng 1 bể điều hòa, thể tích 1 bể: V = V
t
= 223,31 m
3

Hình 2.1 Lưu lượng nước thải theo các giờ khác nhau và lưu lượng nước thải sau khi qua bể điều hòa.
Thời gian lưu nước trong bể điều hòa:
223,31
3,9
57,2
V
Q
θ
= = =
(giờ)
Chọn chiều cao lớp nước công tác: H = 4 (m)
Chiều cao bảo vệ: h = 0,5 m.
Diện tích bề mặt bể:
223,31
55,83
4
V
W
H
= = =
(m
2
)
Chọn kích thước bể điều hòa: W = B x L = 6 m x 9,3 m
Chiều dài bể : L = 9,3 (m)
Chiều rộng bể : B = 6 (m)
Chiều cao lớp nước đệm:
37,22
0,67

6 9,31
đ
đ
V
H
F
= = =
×
(m)
Chiều cao xây dựng bể: H
xd
= 4 + 0,5 = 4,5 (m)
Tính toán hệ thống sục khí
Lượng khí cần cung cấp cho bể:
3
W= 0,015 223,31 = 3,4 (m /phut)
kk kk
Q q
= × ×
q
kk
: Lượng không khí cần thiết để xáo trộn (m
3
/1 m
3
dung tích bể trong 1 phút), q
kk
= 0,01 – 0,015
(m
3

/ m
3
.phút), chọn q
kk
= 0,015 m
3
/ m
3
.phút (Diệu, 2004);
W: Thể tích bể (m
3
), W = 223,31 (m
3
).
SVTH: Thái Thị Thùy Dung
18
Thuyết minh Khóa luận Tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Thị Mỹ Diệu
Đường kính ống phân phối khí chính: d = 75 mm.
Vận tốc khí đi trong ống phân phối khí chính:
kk
2 2
Q 3,4
= 13
d (0,075)
60
4 4
c
V
π π
= ≈

×

(m/s) (thỏa)
V
c
= 10
÷
15 m/s (Lai, 2000)
Thiết bị sục khí là các ống có lỗ khoan,
đường kính lỗ d = 5 mm, khoảng cách giữa
các tâm lỗ
≥
4 đường kính lỗ. Lỗ khoan
thành 2 hàng phân phối so le ở nửa bên và có
hướng tạo thành góc 45
0
so với phương thẳng
đứng (hình 2.2).

Hình 2.2 Bố trí lỗ khí.
Ống nhánh đặt theo phương ngang, song song với chiều rộng của bể, đặt ở độ cao 10 cm so với
đáy. Đầu ống nhánh cách tường 10 cm. Khoảng cách giữa các ống nhánh: a = 0,3
÷
1 m (Lai,
2000), chọn a = 0,6 m.
Chiều dài ống nhánh: l
nhánh
= B – 2 x 10 cm = 6 – 0,2 = 5,8 (m)
Khoảng cách từ tâm ống nhánh đến thành bể theo chiều dài: 45 cm.
Số ống nhánh bố trí trong bể điều hòa:

0,45 2 9,3 0,45 2
1 1 15
0,6
nhanh
L
n
a
− × − ×
= + = + =
(ống)
Lưu lượng khí đi qua 1 ống nhánh:
3 3
3,4
= 4 10 ( / )
60 15
kk
nhanh
nhanh
Q
q m s
n
−
= = ×
×
Đường kính ống khí nhánh: d = 50 mm
Vận tốc khí đi ra khỏi lỗ: V
min
= 5 m/s, V
max

= 20 m/s. Sử dụng ống nhựa PVC.
Lượng gió tối thiểu đi qua 1 lỗ:
( )
2
2
3 3
0,005
d
= 5 5 0,1 10 ( / )
4 4
lo lo
q v F m s
π
π
−
×
×
= × × = × = ×
Số lỗ trên 1 ống nhánh:
3
3
4 10
40
0,1 10
nhanh
lo
lo
q
n
q

−
−
×
= = =
×
(lỗ)
Khoảng cách giữa các lỗ:
5,8
0,145( ) 145( ) 4 5 20( )
40
nhanh
lo
l
b m mm mm
n
= = ≈ = > × =
(thỏa)
Tâm lỗ đầu tiên cách đầu ống 73 mm.
Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén: H
c
= h
d
+ h
f
+ h
c
+ H
h
d
: Tổn thất áp lực theo chiều dài trên đường ống dẫn (m);

h
c
: Tổn thất qua thiết bị phân phối (m);
Tổn thất h
c
, h
d
không vượt quá 0,4 m.
h
f
: Tổn thất cục bộ của ống phân phối khí (m)
Tổn thất h
f
không vượt quá 0,5 m.
SVTH: Thái Thị Thùy Dung
19
Thuyết minh Khóa luận Tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Thị Mỹ Diệu
H: Chiều cao lớp nước trong bể (m), H = 4 m.
Vậy áp lực tổng cộng là: H
c
= 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9 (m)
Áp lực khí nén:
10,33
10,33 4,9
1,47( )
10,33 10,33
c
H
p atm
+

+
= = =
Công suất máy nén khí:
( )
( )
0,29
0,29
34.400 1, 49 1 3, 4
34.400
3,35( W)
102 102 0,7 60
p q
N k
η
× − ×
×
= = =
× × ×
q
kk
: Lượng không khí cần cung cấp, q
kk
= 3,4 m
3
/ph;
ף: Hiệu suất máy bơm, = ף0,7 .
Vậy sử dụng 1 máy nén khí và 1 máy dự phòng, công suất mỗi máy: N = 3,35 kW, p = 1,47 atm.
Hình 2.3 Hệ thống sục khí bể điều hòa.
Với chức năng điều hòa lưu lượng, trong bể bố trí bơm nhúng chìm để bơm nước đến bể thổi khí.
Trong bể điều hòa lắp đặt 1 bơm nhúng chìm và 1 bơm dự phòng.

Lưu lượng của 1 máy bơm:
3 3
22,92
22,92( / ) 0,0064( / )
1 1
h
tb
b
Q
Q m h m s
k n
= = = =
× ×
Cột áp của máy bơm: H = 4,5 m.
Công suất của bơm:
( )
0,0064 1.000 9,81 4,5
0,4
1000 1.000 0,8
b
Q g H
N KW
ρ
η
× × ×
× × ×
= = ≈
×
Từ lưu lượng của bơm, tra được đường kính ống hút của bơm, sử dụng ống hút làm bằng thép,
d = 100 mm, v = 0,75 m/s, 1.000i = 12,4.

Ống đẩy lớn hơn ống hút 1 bậc: d = 125, v = 0,48 m/s, 1.000i = 4,1.
2.1.6 Tính toán thiết kế bể thổi khí
Nước thải đi vào bể thổi khí có chứa các chất hữu cơ hòa tan và các chất lơ lửng. Trong bể, các
chất lơ lửng là nơi các vi khuẩn, các vi sinh vật sống cư trú, sinh sản và phát triển thành các bông
cặn gọi là bùn hoạt tính. Các vi khuẩn và các vi sinh vật sống sử dụng chất nền (BOD) và các chất
dinh dưỡng (Nitơ, Photpho) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất đơn giản hơn. Quá
SVTH: Thái Thị Thùy Dung
20
Thuyết minh Khóa luận Tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Thị Mỹ Diệu
trình cứ được thực hiện như vậy cho đến khi chất thải cuối không còn là thức ăn cho bất cứ loại
sinh vật nào nữa.
Các công đoạn trong quy trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính lơ lửng trong bể thổi khí gồm:
- Khuấy trộn đều nước thải cần xử lý với bùn hoạt tính trong thể tích V của bể phản ứng.
- Làm thoáng bằng khí nén nhằm đảo trộn hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính có trong bể trong
một thời gian đủ dài để lấy oxy cấp cho quá trình sinh hóa xảy ra trong bể.
- Làm trong nước và tách bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp bằng bể lắng đợt 2.
- Tuần hoàn lại một lượng bùn cần thiết từ đáy bể lắng đợt 2 vào bể thổi khí để hòa trộn với nước
thải đi vào.
- Xả bùn dư và xử lý bùn.
Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể thổi khí của lượng nước thải đi vào
bể không đủ để giảm nhanh các chất hữu cơ, do đó phải sử dụng lại bùn hoạt tính đã lắng xuống
đáy bể lắng đợt 2 bằng cách tuần hoàn bùn ngược trở lại đầu bể thổi khí để duy trì đủ nồng độ của
vi khuẩn trong bể. Bùn dư từ bể lắng đợt 2 được xả ra khu xử lý bùn. Thiết kế bể thổi khí khuấy
trộn hoàn toàn.
 Thông số thiết kế
Lưu lượng nước thải đi vào bể thổi khí: Q
tb-ngđ
= 550 m
3
/ngđ.

Đặc tính nước thải đi vào bể thổi khí được trình bày trong bảng 2.3.
Bảng 2.3 Thành phần nước thải đi vào bể thổi khí
Thành phần Đơn vị Nồng độ
Chất rắn lơ lửng mg/l 125
BOD mg/l 183
COD mg/l 298
TSS mg/l 330
Nitrat (NO
3
-
) mg/l 0,32
Phosphat (PO
4
3-
) mg/l 3,01
Nguồn: Trung tâm Công nghệ và Quản lý Môi trường (ETM Center), 07/2007.
Nhiệt độ của nước thải: t = 35
o
C.
Nước thải sau xử lý đạt TCVN 7382 – 2004
BOD
đầu ra

≤
30 mg/l. Chọn BOD đầu ra: 20 mg/l.
COD đầu ra: 50 mg/l.
Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải đầu ra
≤
100 mg/l. Chọn SS đầu ra: 30 mg/l.
Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải 125 mg/l trong đó có 65% là cặn hữu cơ.

Nồng độ bùn duy trì trong bể: X = 2.500 mg/l (quy phạm: 800
÷
4.000 mg/l).
Độ tro của cặn: 0,3. Nồng độ của cặn lắng ở đáy bể lắng đợt 2 là: 10.000 mg/l.
 Tính toán thiết kế
Hiệu quả xử lý BOD
Lượng cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể lắng đợy 2: 0,65 x 30 = 20 (mg/l)
Lượng cặn hữu cơ tính theo COD: 1,42 x 19,5 x 0,7 = 19 (mg/l)
Lượng BOD
5
có trong cặn ra khỏi bể lắng: 0,6 x COD = 0,6 x 19,38 = 12 (mg/l)
SVTH: Thái Thị Thùy Dung
21
Thuyết minh Khóa luận Tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Thị Mỹ Diệu
Lượng BOD
5
hòa tan ra khỏi bể lắng = tổng BOD
5
cho phép ở đầu ra – BOD
5
có trong cặn lơ lửng:
20 – 12 = 8 (mg/l)
Hiệu quả xử lý tính theo BOD
5
hòa tan:
183 8
95,63%
183
o
o

S S
E
S
−
−
= = =
Xác định thể tích bể thổi khí
( )
10 550 (183 8) 0,5
88
(1 ) 2.500 (1 0,12 10)
c o
d c
Q S S Y
V
X K
θ
θ
× × − ×
× × − ×
= = =
× + × + ×
(m
3
)
c
θ
: Thời gian lưu bùn (ngày),
c
θ

= 10 ngày (quy phạm: 0,75
÷
15 ngày);
Q: Lưu lượng trung bình ngày, Q = 550 m
3
/ngđ;
Y: Hệ số thu hoạch (mg VSS/mg BOD
5
), Y = 0,5 mg VSS/mg BOD
5
(quy phạm: 0,3 – 0,5 mg
VSS/mg BOD
5
)
S
o
: BOD
5
của nước thải đầu vào (mg/l), S
o
= 183 mg/l;
S: BOD
5
hòa tan của nước thải sau khi ra khỏi bể thổi khí (mg/l), S = 8 mg/l;
X: Nồng độ vi sinh vật duy trì trong bể (mg/l), X = 2.500 mg/l;
K
d
: Hệ số phân hủy nội bào (ngày
-1
), K

d
= 0,12 (quy phạm: 0,06 – 0,20, Metcalf & Eddy, 2004).
Kích thước bể
Chọn chiều cao lớp nước trong bể: H = 4 m
Diện tích bề mặt bể: F = L x B =
88
22
4
V
H
= =
(m
2
)
Chọn chiều rộng và chiều dài bể: L x B = 6 m x 3,67 m.
Chiều cao bảo vệ: h
bv
= 0,5 m.
Chiều cao xây dựng bể: H
xd
= H + h
bv
= 4 + 0,5 = 4,5 (m)
Thời gian lưu nước trong bể
88
0,16
550
V
Q
θ

= = =
(ngày) = 3,81 (giờ) (thỏa) (quy phạm: 3
÷

5 giờ)
Chọn:
4
θ
=
(giờ)
Lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày
Tốc độ tăng trưởng của bùn
0,5
0,23 ( / )
1 1 0,12 10
obs
d c
Y
Y mgVSS mgBOD
K
θ
= = =
+ × + ×
Lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày
3 3
( )
0,23 550 (183 8)
22,14
10 10
obs o

X
Y Q S S
P
−
× −
× × −
= = =
(kg/ngày)
Lưu lượng bùn xả
SVTH: Thái Thị Thùy Dung
22